DE4391073C2

DE4391073C2 - Abgesetzter Feinpositioniermechanismus

Info

Publication number: DE4391073C2
Application number: DE4391073A
Authority: DE
Inventors: Neville K Lee; Amit Jain; Erwin Keppeler
Original assignee: Digital Equipment Corp
Current assignee: Quantum Corp
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1996-07-04
Anticipated expiration: 2013-03-05
Also published as: US5504731A; GB9319598D0; GB2271663A; GB2271663B; WO1993018510A1; DE4391073T1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein optische Speichersysteme und insbesondere einen verbesserten, abgesetzten Feinpositioniermechanismus eines optischen Speichersystems.

Hintergrund der Erfindung

In einem typischen optischen Speichersystem werden Informationen im allgemeinen auf einer rotierenden Platte in spiralförmigen oder konzentrischen, kreisförmigen Spuren gespeichert. Die Spurdichte eines optischen Speichersystems ist typischerweise um eine Größenordnung größer als die eines magnetischen Speichersystems. Im Falle eines optischen Lese-Schreib-Systems kann ein polarisiertes Laserstrahlbündel sowohl für das Speichern (Schreiben) als auch das Wiedergewinnen (Lesen) der Daten verwendet werden. Das System enthält einen optischen Kopf, der eine Objektivlinse trägt, die das Laserstrahlbündel zu einem kleinen Fleck auf einer gewählten Spur auf der Plattenoberfläche sammelt und ein Stellglied, das den Kopf radial über die Plattenoberfläche für den Zugriff zu unterschiedlichen Spuren bewegt.

Wegen der erhöhten Spurdichte benutzen optische Speichersysteme typischerweise ein zweistufiges Spurzugriffssystem: (i) einen Grobspurzugriffsmechanismus für eine weiträumige Bewegung des Laserstrahlbündels, d. h. über eine relativ große Anzahl von Spuren hinweg und (ii) einen Feinpositioniermechanismus, um das Strahlbündel über eine begrenzte Anzahl von Spuren hinweg zu bewegen und um der Mittellinie der gewählten Spur zu folgen. Das Laserstrahlbündel ist kollimiert, und im idealen Fall wird es durch den vorderen Brennpunkt der Objektivlinse geleitet, so daß, wenn die Linse das Laserstrahlbündel auf der Plattenoberfläche sammelt, das von der Oberfläche reflektierte Licht längs des Weges des einfallenden Laserstrahlbündels zurückgeworfen wird. Dies ist hilfreich, um die in dem Servosystem, das das gesammelte Laserstrahlbündel auf der Mittellinie der Spur hält, auf der der Kopf positioniert ist, benötigte Genauigkeit zu erreichen. Diese Funktion wird auch "Spurnachführen" genannt.

Der grobe Spurzugriff wird durch eine radiale Versetzung des gesamten optischen Kopfs ausgeführt. Der feine Spurzugriff wird typischerweise durch ein zweidimensionales Tauchspulenstellglied erreicht, welches auf dem optischen Kopf befestigt ist und die Objektivlinse seitlich über die Spuren der Plattenoberfläche bewegt. Das Stellglied bewegt die Linse auch axial, um den Strahl zu fokussieren. Das Ergebnis ist eine massive Kopfbaugruppe, die die Ausführung der Grobbewegung behindert und die eine Versetzung des gesamten Kopfs erforderlich macht. Darüber hinaus verhindert der von dem Feinspurstellglied benötigte Raum einen engen Abstand der Platten, wenn ein Mehrplattensystem in Betracht kommt.

Eine andere Möglichkeit der Realisierung des feinen Spurzugriffs ist in "Electronic Design", 11. Dezember 1986, S. 36" dargestellt. Ein in der Nähe der Objektivlinse angeordneter Ablenkspiegel ermöglicht die feine Ausrichtung des einfallenden Lichtstrahls. Auch hier bleibt das Problem einer massiven Kopfbaugruppe mit seinen oben beschriebenen Nachteilen bestehen.

Die Masse der Teile auf der Kopfbaugruppe kann durch Verwendung eines stationären Feinspurstellglieds verringert werden. Diese "abgesetzte" Lösung, die für die Spurnachführung vorgeschlagen wurde, kann die Verwendung einer abgesetzten Linse beinhalten, die quer zur optischen Achse bewegt wird, um die Position des kollimierten Laserstrahlbündels an der Objektivlinse zu ändern; alternativ kann ein an einem sehr schnellen Galvanometer befestigter Spiegel rotiert werden, um den Einfallswinkel des Strahlbündels an der Objektivlinse zu ändern. Eine derartige Anordnung ist zum Beispiel aus der Patentschrift US 4 387 452 bekannt. Die zuletzt erwähnte Anordnung konnte jedoch für Feinpositioniervorgänge nicht erfolgreich eingesetzt werden, die einen wesentlich größeren Winkelversatz des Strahls benötigen, als ihn die Spurnachführung braucht.

Genauer gesagt, wirken sich auch kleine Winkeleinstellungen des Laserstrahlbündels in einem großen Querversatz desselben an der Objektivlinse aus, weil das Spurnachführungsstellglied verhältnismäßig weit von der Objektivlinse entfernt ist. Dies führt typischerweise zu einem "Kappen" des Strahlbündels und einem daher rührenden Bündelenergieverlust. Außerdem wird das versetzte Strahlbündel weit von dem vorderen Brennpunkt der Objektivlinse wegbewegt. Als Ergebnis kehrt das reflektierte Strahlbündel nicht längs des Wegs des einfallenden Strahlbündels zurück, ein Phänomen, das als "Strahlauswandern" bekannt ist, und der in dem Spurnachführungsservosystem verwendete Positionsfühler hat einen großen Offsetfehler. Aus ähnlichen Gründen ist eine Feinpositionierung mittels einer abgesetzten Linse unpraktisch. Um diese Probleme zu verringern, haben bislang bekannte Systeme im allgemeinen den Einsatz abgesetzter Feinpositioniersysteme vermieden.

Zur Lösung dieser Probleme können verschiedene mögliche abgesetzte Feinpositioniermechanismen eingesetzt werden. Ein Weg beinhaltet den Einsatz eines relativ großen (und teuren) optischen Prismas mit parallelen Stirnflächen in Verbindung mit dem rotierenden Spiegel. Das Prisma wird zur Versetzung des Laserstrahlbündels gedreht und zentriert dieses dadurch auf den vorderen Brennpunkt der Objektivlinse unabhängig von der Winkelversetzung des Strahls durch den Spiegel. Dabei wird ein zusätzliches Stellglied zum Drehen des Prismas nötig. Zusätzlich reagiert das große Prisma langsam auf Steuersignale und verringert dadurch die Bandbreite des Systems.

Ein anderer Weg weist die Verwendung zweier mittels Galvanometer rotierter Spiegel auf, die im Weg des Laserstrahlbündels hintereinander positioniert sind. Wenn die Spiegel geeignet liegen und ihre Bewegungen geeignet gesteuert werden, läßt sich die Richtung des Laserstrahlbündels ohne eine entsprechende Versetzung desselben vom vorderen Brennpunkt der Objektivlinse weg ändern. Man benötigt jedoch, weil zwei aktive, sich bewegende Elemente verwendet werden, ein kompliziertes Servosystem zur Steuerung dieses Mechanismus. Auch ist die Anordnung der Galvanometer Rücken an Rücken ineffizient, weil sie verhältnismäßig große Winkelausschläge benötigen, um kleine, kompensierte Winkelausschläge an der Objektivlinse zu erzeugen.

Deshalb ist es wünschenswert, für ein optisches Hochleistungsspeichersystem einen wirksamen, abgesetzten Feinpositioniermechanismus zu ermöglichen.

Außerdem ist es gewünscht, einen abgesetzten Feinpositioniermechanismus zu ermöglichen, der sowohl eine Spurwahl als auch eine Spurnachführung durchführen kann.

Zusätzlich ist es wünschenswert, daß der abgesetzte Feinpositioniermechanismus bei hoher Leistung unter Beibehaltung kleiner Kosten nur ein minimales Kappen und Auswandern des Strahlbündels verursacht.

Zusammengefaßte Darstellung der Erfindung

Kurz gesagt, weist ein abgesetzter Feinpositioniermechanismus einer optischen Speichervorrichtung einen stationären, galvanometergesteuerten Spiegel (Galvanometerspiegel) und eine Abbildungslinse auf, wobei die Abbildungslinse so positioniert ist, daß sie ein Bild des Galvanometerspiegels am vorderen Brennpunkt einer in einer optischen Kopfbaugruppe befestigten Objektivlinse erzeugt. Um den Galvanometerspiegel zur Änderung der Richtung des Laserstrahls zu drehen, arbeitet der Mechanismus daher so, als ob der Spiegel physikalisch an dem Brennpunkt oder in der Nähe dieses Brennpunktes liegen würde. Deshalb tritt mit der Drehung des Galvanometerspiegels, um den Einfallswinkel des Laserstrahlbündels bezüglich der Objektivlinse zu ändern, nur eine minimale Kappung des Strahlbündels und ein minimales Auswandern desselben auf, und zwar auch, wenn der von der Objektivlinse erzeugte Fleck über einen mehrere Spuren umfassenden Bereich bewegt wird.

Die Abbildungslinse entkollimiert das Strahlbündel; deshalb ist eine Kollimationskorrekturlinse "stromaufseitig" von der Abbildungslinse positioniert, um das an der Objektivlinse nötige kollimierte Strahlbündel zu erzeugen. Die Kollimationskorrekturlinse empfängt das kollimierte Strahlbündel von einer Laserquelle und sammelt dieses am vorderen Brennpunkt der Abbildungslinse. Letztere führt ein kollimiertes Strahlbündel zur Objektivlinse.

Genauer gesagt, bewegt der stationäre Galvanometerspiegel den Lichtstrahl über einen Bereich, der eine Anzahl von Spuren, z. B. 10 bis 15 Spuren umfaßt. Auf diese Weise kann der Galvanometerspiegel, der eine sehr schnelle Strahlbewegung bewirken kann, sowohl für die Spurwahl über einen begrenzten Spurbereich als auch für die Spurnachführung verwendet werden, wenn das Strahlbündel auf einer gewählten Spur positioniert ist. Die abgesetzte Lenkung des Strahlbündels ermöglicht eine schnelle Bewegung desselben innerhalb des feinen Spurbereichs und erlaubt gleichzeitig den Einsatz eines Lese-Schreibkopfs kleiner Masse für eine verbesserte Arbeitsweise des Grob-Spurpositioniersystems.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das abgesetzte Feinpositioniersystem in einem magnetooptischen Mehrplatten-Laufwerk eingesetzt, das eine Vielzahl verhältnismäßig kleiner Objektivlinsen aufweist. Jede Linse ist auf einem luftgelagerten Gleiter einer der Plattenoberfläche zugeordneten Kopfbaugruppe befestigt. Die luftgelagerten Gleiter der Kopfbaugruppe sind flexibel auf einer Wagenbaugruppe einschließlich eines Grobstellglieds befestigt, welches sich linear über den Platten zur groben Spurwahl vor- und zurückbewegt. Mit den Luftlagern werden die Gleiter in einer vorgeschriebenen Flughöhe über den Plattenoberflächen gehalten.

Der vordere Brennpunkt der Objektivlinse bewegt sich in Richtung zu und von der Abbildungslinse weg, während der optische Kopf bei der groben Spurpositionierung über die Oberfläche der Platte bewegt wird. Dementsprechend liegt dieser Punkt für nur eine Position des optischen Kopfs genau in der Hauptabbildungsebene der Abbildungslinse. Jedoch wird die Mitte des kollimierten Laserstrahlbündels, auch wenn der Brennpunkt von der Abbildungsebene versetzt ist, nicht weit von dem vorderen Brennpunkt weg versetzt, und es ergibt sich dadurch ein wesentlicher Vorteil der Erfindung.

Insbesondere arbeitet die Abbildungslinse so, daß sie die Strahlauswanderungen vom Brennpunkt wesentlich reduziert, wie unten beschrieben. Dies verringert den Positionserfassungs fehler bis zu einem solchen Maß, daß der abgesetzte Galvanometerspiegel zur Bewegung des Laserstrahls über einen Bereich von Spuren für die Feinpositionierung verwendet werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die oben geschilderten und weitere Vorteile der Erfindung können unter Bezug auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den bei liegenden Zeichnungen besser verstanden werden. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise abgebrochene Ansicht einer magnetooptischen Mehrplatten-Speicher vorrichtung, deren Platten-, Wagen- und Optikbaugruppen zur Anwendung der Vorrichtung und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung angeordnet sind;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer optischen Kopfbaugruppe der Speichervorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm eines optischen Strahlverteilungs systems der optischen Baugruppe von Fig. 1;

Fig. 4 ein Diagramm einer bekannten Anordnung, welche einen abgesetzten, galvanometergesteuerten Spiegel zur Änderung des Einfallswinkels eines Laserstrahlbündels auf einer Objektivlinse einsetzt; und

die Fig. 5A und 5B schematische optische Diagramme des abgesetzten Feinpositioniermechanismus gemäß der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung dargestellter Ausführungsarten

Die oben beschriebenen Vorteile der Erfindung können in Einplattenoberflächensystemen oder in Mehrplattensystemen realisiert werden; das hier genauer beschriebene System ist ein Mehrplattensystem.

Fig. 1 stellt eine magnetooptische Mehrplattenspeicher vorrichtung 10 dar, die eine optische Baugruppe 40, eine Wagenbaugruppe 20 und eine Plattenbaugruppe 12 enthält, wobei letztere mehrere doppelseitige Platten 14 aufweist, die axial auf einer drehbar gelagerten Welle 16 beabstandet sind. Die obere Oberfläche 18 der obersten Platte und die untere Oberfläche der (nicht gezeigten) untersten Platte werden im allgemeinen nicht zum Datenspeichern benutzt; deshalb werden Informationen auf den verbleibenden Plattenoberflächen aufgezeichnet, die zwei einander gegenüberliegende Aufzeichnungsoberflächen haben.

Die Wagenbaugruppe 20 weist allgemein einen linearen Grobsteller 22 und einen Wagen 25 auf, welcher eine Vielzahl von Wagenarmen 24 hat, die vertikal beabstandet und so angeordnet sind, daß sie sich zwischen zwei Oberflächen der Platten 14 einfügen. Alternativ kann ein rotierender Grobsteller im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Auf jedem Wagenarm 24 sind ein Kantprisma 26 und zwei Kopfbaugruppen 30 den Aufzeichnungsflächen der Platten gegenüberliegend angeordnet.

Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Diagramm einer optischen Kopfbaugruppe 30. Jede Kopfbaugruppe 30 enthält typischerweise einen luftgelagerten Gleiter 32, der durch ein federndes Knie 36 flexibel mit einem Wagenarm 24 verbunden ist. Der durch das Zusammenwirken zwischen dem Gleiter 32 und einer sich drehenden Platte 14 erzeugten aerodynamischen Kraft, die den Gleiter zur Plattenoberfläche zwingt, wird mittels einer entgegengerichteten Federkraft vom Knie 36 entgegengewirkt. Dies gestattet dem luftgelagerten Gleiter 32, die Kopfbaugruppe 30 in vorgegebener Flughöhe (ungefähr 20-80 mikroinch) über der Plattenoberfläche zu halten.

Eine Objektivlinse 38 ist in einem Hohlraum 34 jedes Gleiters 32 so befestigt, daß die optische Sollachse der Linse 38 im wesentlichen durch die Mitte eines (nicht gezeigten) Schlitzes geht, der den Hohlraum 34 oberhalb der Plattenoberfläche abschließt. Das Kantprisma 26 ist starr an einem Ende des Wagenarms 24 angebracht; das Prisma ist an seinen beiden Oberflächen 26a reflektierend beschichtet. Der dadurch entstehende doppelflächige Spiegel 26 richtet ein Laserstrahlbündel 15 auf die Objektivlinse 38 der Kopfbaugruppe 30, wie dies weiterhin beschrieben wird. Im Betrieb wird die Objektivlinse 38 zusammen mit der Kopfbaugruppe 30 in Übereinstimmung mit der Bewegung des Grobstellers 22 (Fig. 1) radial oder im Bogen über die Platte bewegt.

Wieder in bezug auf Fig. 1 weist die optische Baugruppe 40 im allgemeinen ein stationäres Optikpaket 42, eine Kollimationskorrekturlinsen-Baugruppe 44, eine Ablenkspiegelturm-(DMT)-Baugruppe 46, einen Feinpositionier- und Plattenwahlsteller 48, eine Linsen/Spiegelturm-(LMT)-Baugruppe 50 und die obengenannte Vielzahl von Objektivlinsen 38 auf. Das stationäre Optikpaket 42 kann eine stationäre Laserquelle und einen (nicht gezeigten) Kollimator zur Erzeugung eines kollimierten Laserstrahlbündels 15 enthalten, welcher zum Speichern und Wiederauslesen von Informationen von den optischen Platten 14 dient. Außerdem ist in der Optikpackung eine Prismenbaugruppe (nicht gezeigt) enthalten, die polarisierende Strahlteiler enthält. Die Strahlteiler richten das von der Plattenoberfläche reflektierte Laserstrahlbündel auf ein Erfassungssystem, welches Daten- und Servodetektoren aufweist. Die Details dieser Anordnung sind gut bekannt und werden deshalb hier nicht beschrieben.

Fig. 3 stellt verschiedene Komponenten der optischen Baugruppe 40 dar, die so angeordnet sind, daß sie ein optisches Strahlverteilungssystem 45 für die Speichervorrichtung 10 ergeben. Im einzelnen weist der Feinpositionier- und Plattenwahlsteller 48 bevorzugt einen Spiegel 49 auf, der zur Drehung durch einen Galvanometer (Galvo) 51 befestigt ist. Der Spiegel 49 hat die Funktion eines Strahllenkungsglieds, das um eine Lenkachse gedreht wird um das Laserstrahlbündel 15 von der Optikpackung 42 auf eine gewählte Plattenoberfläche und auf eine gewählte Spur dieser Oberfläche zu richten. Zusätzlich führt der Galvanometerspiegel 49 abgesetzte einen aus der Feinpositioniervorgänge aus, wie sie nachstehend im einzelnen beschrieben sind. Ein Relaisspiegel 55, der bevorzugt auf dem DMT 46 liegt, führt den Laserstrahl auf den Galvanometerspiegel 49, der dann den Strahl auf Vielzahl der einzelnen Spiegel 52 auf dem DMT 46 reflektiert. Die Spiegel 52 sind mit unterschiedlichen (Winkel) Ausrichtungen angebracht, um den Laserstrahl zu einem Abbildungslinsen-Spiegelsatz 54, 56 abzulenken, der in dem LMT 50 enthalten ist. Die Positionen der Spiegel 52 sind so, daß die Wege von dem Galvanometerspiegel 49 zu den Abbildungslinsen 54 gleich lang sind. Die Spiegelglieder 56 sind bevorzugt in Form eines einzelnen 45°-Spiegels aufgebaut, der an der Rückseite des LMT 50 sitzt und der das Strahlbündel von irgendeiner der Linsen 54 zu einer entsprechenden Oberfläche 26a des Kantprismas und dadurch auf eine gewählte Kopfbaugruppe 30 richtet.

Wie oben beschrieben wurde, ist es wünschenswert, zum Erzielen eines schnellen Spursuchvorgangs eine von der Kopfbaugruppe abgesetzte Feinpositionieranordnung einzusetzen. Außerdem können die optischen Weglängen von dem Spiegel 49 und den Objektivlinsen 38 im Vergleich zu denjenigen einer optischen Einzelplattenspeichervorrichtung lang sein, damit Mehrfachplatten in einem Standardlaufwerkgehäuse eingesetzt werden können. Ein langer Weg ist deshalb nötig, damit das Laserstrahlbündel von einer Punktquelle auf irgendeine der Objektivlinsen der Kopfbaugruppe gerichtet werden kann.

Im allgemeinen wird ein zu einer Objektivlinse geführtes, kollimiertes Strahlbündel zu einem winzigen Lichtfleck auf der Plattenoberfläche gesammelt. Durch Ändern des Einfallswinkels des Laserstrahlbündels relativ zur optischen Achse der Linse kann der Fleck radial auf der Plattenoberfläche versetzt werden. Bislang hat man vorgeschlagen, daß die Winkel orientierung des Laserstrahlbündels mittels eines abgesetzten, galvanometergesteuerten Spiegel geändert werden kann. Fig. 4 stellt eine Anordnung des Standes der Technik dar, die zu diesem Zweck einen abgesetzten, galvanometergesteuerten Spiegel 149 einsetzt.

Wie Fig. 4 zeigt, bewirken kleine Auslenkungen des Galvanometerspiegels 149 kleine Winkeleinstellungen a des kollimierten Strahlbündels längs eines optischen Wegs der Länge l, die typischerweise ein "Auswandern" des Laserstrahlbündels vom vorderen Brennpunkt 135 der Objektivlinse 138 bewirken. Genauer kommt das Bündel auf der Linse mit einem seitlichen Abstand 1a vom Brennpunkt 135 an. Als Ergebnis fällt das zurückkehrende Strahlbündel 112 nicht mit dem einfallenden Strahlbündel 110 zusammen.

Genauer gesagt, wird jeder durch den Brennpunkt 135 der Objektivlinse 138 gehende, einfallende Lichtstrahl aus der Linse parallel zur optischen Achse 136 und somit senkrecht zur Plattenoberfläche 118 austreten. Der Strahl wird deshalb direkt zurückreflektiert und folgt, als Ergebnis, dem Weg des einfallenden Strahls. Ein kollimiertes, auf den Brennpunkt 135 zentriertes Strahlbündel kehrt also längs des Wegs des einfallenden Bündels zurück. Strahlen in jeder Hälfte des Bündels werden die Linse nicht parallel zur optischen Achse 136 verlassen. Sie werden vielmehr entlang den Strahlwegen in der anderen Bündelhälfte reflektiert.

Andererseits wird ein nicht durch den Brennpunkt 135 gehendes Strahlbündel, beispielsweise das einfallende Bündel 110 in Fig. 4, nicht auf einen parallel zur optischen Achse 136 liegenden Strahl zentriert. Das gesamte Strahlbündel wird auf diese Weise in derselben Richtung von der Achse weg reflektiert. Das zurückkehrende Strahlbündel 112 wird deshalb nicht mit dem einfallenden Strahlbündel 110 zusammenfallen und tatsächlich einen Winkelversatz zur optischen Achse 136 annehmen. Der Positionsfühler 114 im Optikpaket 142 wird deshalb eine falsche Strahlbündelposition erfassen. Dieser Fehler, der ein Gleichstrom-Offsetfehler ist, kann die Verwendung des Signals bei der Spurnachführung nicht verhindern. Jedoch hat dieser Offsetfehler den Einsatz der abgesetzten Strahllenkung für diesen Zweck wegen den verhältnismäßig großen Strahlauswanderungen, die sich beim Feinspursuchen ergaben, verhindert.

Außerdem wird das Strahlauswandern stärker, wenn die Objektivlinse verhältnismäßig klein und der Lichtweg verhältnismäßig groß ist, insbesondere wenn sich die Weglänge l ändert, wenn die Objektivlinse über der Platte mit der Bewegung des (nicht gezeigten) Grobstellers bewegt wird. Dies kann dazu führen, daß ein winkliges Strahlbündel an der Objektivlinse gekappt wird und zu einem Verlust an Strahlbündelenergie führen.

Die Fig. 5A und 5B stellen schematische, optische Diagramme des abgesetzten Feinpositioniersystems gemäß der Erfindung dar. Die Objektivlinse 38 ist generell der einzige Teil des Feinpositioniersystems, der in der sich bewegenden Kopfbaugruppe (Fig. 2) untergebracht ist. Um den Einsatz einer kleinen Kopfbaugruppe zu erleichtern, ist die Objektivlinse 38 bevorzugt eine kleine bi-asphärische Linse. Das Optikpaket 42, die Kollimations-Korrekturlinse 44, das Galvanometer 48 und eine Abbildungslinse 54 bilden die stationären optischen Komponenten des Systems.

Gemäß der Erfindung ist die Abbildungslinse 54 vorgesehen, um das Auswandern des Strahlbündels und den daraus resultierenden Gleichstromoffset im Spurfehlersignal während der abgesetzten Spurwahl zu minimieren. Die Abbildungslinse 54 bildet vorzugsweise den Galvanometerspiegel 49 (und das einfallende Laserstrahlbündel) im vorderen Brennpunkt 60 der Objektivlinse 38 ab. Optisch bewegt dieses den Spiegel 49 zum Brennpunkt 60, und das einfallende Strahlbündel geht somit durch den Brennpunkt unabhängig von dem Winkel des reflektierten Strahlbündels. Deshalb kann das einfallende Strahlbündel verhältnismäßig große Winkelauslenkungen erfahren, wie dies für die feine Spursuche nötig ist, ohne daß ein Fehler im Ausgangssignal des Strahlbündelpositionsfühlers verursacht wird.

Eine Bewegung des Wagens 25 (Fig. 1) veranlaßt die Objektivlinse 38, sich längs der optischen Achse 62 vor und zurück zu bewegen. Der Brennpunkt 60 der Linse 38 wird deshalb mit der Bildebene 58 der Abbildungslinse 54 bei nur einer Wagenposition zusammenfallen, vorzugsweise wenn die Linse 38 über den mittleren Spuren der Platte 14 liegt (Fig. 5A). Jedoch liegt auch bei anderen Positionen (Fig. 5B) die Mitte des einfallenden Strahlbündels genügend nahe am Brennpunkt 60, um eine feine Spursuche über eine beträchtliche Anzahl von Spuren zu ermöglichen. Insbesondere gilt in der Mittelposition der Köpfe:

1/f₂ = 1/I-1/O,

worin:
f₂ die effektive Brennweite der Abbildungslinse;
I den Abstand von der Bildebene der Abbildungslinse zum vorderen Brennpunkt der Objektivlinse; und
O den Abstand von der Bildebene der Abbildungslinse zum Galvanometerspiegel angeben.

In Fig. 5B stellt die optische Weglänge l den Abstand zwischen dem Brennpunkt 60 der Objektivlinse 38 und dem Galvanometer spiegel 49 dar. Die optische Weglänge l′ ist der Abstand zwischen der Bildebene 58 der Abbildungslinse 54 und dem Brennpunkt 60. Durch die Abbildung des Galvanometerspiegels in die Nähe des Brennpunkts 60 haben wir die seitlichen Auslenkungen des Strahlbündels auf einen Bruchteil k = l′/l reduziert. Dementsprechend geht das Strahlbündel, wenn die Kopfposition so ist, daß der Brennpunkt 60 in der Bildebene 58 liegt, d. h., wenn l′ = 0 gilt, durch den Brennpunkt, unabhängig vom Winkel des Spiegels 49. Das Problem des Auswanderns ist somit gänzlich beseitigt. Bei anderen Kopfpositionen sind die seitlichen Auslenkungen des Strahlbündels am Brennpunkt 60 wesentlich reduziert, so daß auch bei solchen Positionen das Strahlbündel über einen beträchtlichen Bereich von Spuren auf der Platte 14 bewegt werden kann, ohne daß irgendein Offset des reflektierten Strahlbündels auftritt. Hier muß hervorgehoben werden, daß die Verwendung eines rotierenden Grobstellers den Brennpunkt der Objektivlinse mit der Bildebene der Abbildungslinse bei allen Wagenpositionen zusammenfallen läßt.

Ein kollimiertes, an der Abbildungslinse 54 ankommendes Strahlbündel würde von dieser Linse dekollimiert werden. Die Kollimierkorrekturlinse 44 hat die Funktion, das gewünschte kollimierte Strahlbündel zu erzeugen. Genauer gesagt konvergiert die Linse das einfallende Strahlbündel am vorderen Brennpunkt 64 der Abbildungslinse 54. Die Linse 54 kollimiert auf diese Weise das Strahlbündel, das sie zur Objektivlinse 38 führt. Um denselben Durchmesser des Strahlbündels an der Objektivlinse 38 wie an der Optikpackung 42 beizubehalten, ist die effektive Brennweite f₁ der Kollimierkorrekturlinse 44 bevorzugt gleich der effektiven Brennweite f₂ der Abbildungslinse 54.

Die Kollimierkorrekturlinse 44 kann eine einzelne Konvexlinse aufweisen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, weist die Kollimierkorrektur linse 44 jedoch zwei Linsen auf: eine negative, plankonkave Linse 70 und eine feste, positive, plankonvexe Linse 74. Die negative Linse 70 hat die Funktion, das ursprünglich kollimierte Laserstrahlbündel 15 zu zerstreuen, und die positive Linse 74 sammelt darauf das Strahlbündel. Diese Baugruppe, die inverse Telephotolinsenbaugruppe genannt wird, ist durch eine verhältnismäßig kurze hintere Brennweite und eine verhältnismäßig große vordere Brennweite gekennzeichnet, und die Kombination derselben stellt die effektive Brennweite f₁ der Baugruppe 44 dar.

Zusammengefaßt erreicht die Erfindung einen verbesserten, abgesetzten Feinpositionierbereich für ein magnetooptisches Einzelplatten- oder Mehrplattenlaufwerk, das eine stationäre statische Optikpackung, ein festes Galvanometer mit einem einstellbaren Spiegel, eine verhältnismäßig kleine, bewegliche Objektivlinse und einen verhältnismäßig langen optischen Weg zwischen dem Galvanometerspiegel und der Objektivlinse aufweist. Das abgesetzte Feinpositioniersystem weist auch eine zwischen der statischen Optikpackung und dem Galvanometer spiegel positionierte, stationäre Kollimierkorrekturlinse und eine feste Abbildungslinse auf, wobei die feste Abbildungslinse optisch zwischen den Galvanometerspiegel und die Objektivlinse eingesetzt ist. Der Galvanometerspiegel führt eine feine Spurwahl durch die Einstellung des Winkels aus, bei dem das Laserstrahlbündel durch die Objektivlinse geht. Die Winkelausrichtung des Strahlbündels ergibt, wenn dieses durch den Brennpunkt der Objektivlinse geht, Veränderungen in der spurüberschreitenden Positionierung des Laserstrahlbündels auf der Plattenoberfläche. Die Abbildungslinse stellt sicher, daß der Galvanometerspiegel in der Nähe des Brennpunkts der Objektivlinse abgebildet wird, während die Kollimierkorrekturlinse sicherstellt, daß das Strahlbündel, wenn es die Objektivlinse erreicht, kollimiert ist.

Die voranstehende Beschreibung ist auf eine bestimmte Ausführungsart dieser Erfindung gerichtet. Es ist jedoch offensichtlich, daß die beschriebene Ausführungsart Veränderungen und Modifikationen erlaubt, wobei einige oder alle ihrer Vorteile erzielt werden. Deshalb ist es Aufgabe der beigefügten Ansprüche, alle diese Variationen und Modifikationen in den Schutzbereich dieser Erfindung einzubeziehen.

Claims

1. Feinpositioniermechanismus zur Lenkung der Bewegung eines Lichtstrahlbündels (15) auf Spuren auf der Oberfläche einer Platte (14) eines optischen Speichergeräts (10), wobei diese Vorrichtung aufweist:
eine Objektivlinse (38), deren optische Achse durch einen ihrer Brennpunkte geht, die in der Nähe der Plattenoberfläche liegt und betrieben wird, um das Strahlbündel zu einem Fleck auf der Plattenoberfläche zu sammeln;
eine Einrichtung (48) zum Lenken des Strahlbündels zur Objektivlinse unter unterschiedlichen Winkeln in bezug auf die optische Achse, wobei die Strahlbündellenkvorrichtung (48) so gestaltet ist, daß sie um eine Lenkachse rotiert;
dadurch gekennzeichnet, daß der Feinpositioniermechanismus ferner aufweist:
eine Einrichtung (54), die ein Bild des auf die Lenkachse einfallenden Strahlbündels im wesentlichen am Brennpunkt der Objektivlinse (38) erzeugt, um dadurch die Auslenkungen des Strahlbündels an diesem Brennpunkt zu minimieren, und daß die Einrichtung zur Bilderzeugung (54) und die Lenkeinrichtung (48) räumlich abgesetzt von der Objektivlinse (38) angeordnet sind.

2. Feinpositioniermechanismus nach Anspruch 1, wobei die Lenkvorrichtung (48) einen galvanometergesteuerten Spiegel (49) aufweist.

3. Feinpositioniermechanismus nach Anspruch 2, wobei die Bilderzeugungsvorrichtung (54) eine Abbildungslinse (54) aufweist, die optisch im Weg des Strahlbündels zwischen dem Spiegel und der Objektivlinse angeordnet ist.

4. Feinpositioniermechanismus nach Anspruch 3, die weiterhin aufweist:
eine Einrichtung (42) zur Erzeugung des Strahlbündels; eine Einrichtung (46, 48, 50, 38), die das Strahlbündel längs eines den Spiegel enthaltenden Wegs führen; und
eine Einrichtung (44) zum Konvergieren des Strahlbündels am vorderen Brennpunkt der Abbildungslinse (54), so daß die Abbildungslinse das Strahlbündel kollimiert.

5. Feinpositioniermechanismus nach Anspruch 4, wobei die Erzeugungsvorrichtung eine stationäre, statische Optikeinheit (42) aufweist.

6. Feinpositioniermechanismus nach Anspruch 5, wobei die Konvergierungseinrichtung eine Kollimierkorrekturlinse (44) aufweist, die optisch in den Weg des Strahlbündels zwischen der optischen Einheit und dem Spiegel angeordnet ist.

7. Feinpositioniermechanismus nach Anspruch 1, wobei die Lenkeinrichtung (48) stationär angeordnet ist und die Bilderzeugungseinrichtung (54) aus einer stationären Abbildungslinse (54) besteht, die optisch im Weg des Bündels zwischen der Lenkeinrichtung (48) und der Objektivlinse (38) angeordnet ist.

8. Abgesetzter Feinpositioniermechanismus nach Anspruch 7, der weiterhin aufweist:
eine statische Optikeinheit (42), die das Lichtstrahl bündel erzeugt und dieses entlang eines den Feinpositioniersteller enthaltenden Wegs richtet; und
eine Kollimierkorrekturlinse (44), die optisch auf dem Weg des Bündels zwischen der Optikeinheit und dem Feinpositioniersteller angeordnet ist, wobei die Kollimierkorrekturlinse zum Konvergieren des Lichtbündels am vorderen Brennpunkt der Abbildungslinse betrieben wird und diese Abbildungslinse das Lichtstrahlbündel kollimiert.

9. Abgesetzter Feinpositioniermechanismus nach Anspruch 8, der weiterhin eine Wagenbaugruppe (20) einschließlich eines Wagenarms (24) aufweist, der die Objektivlinse trägt, wobei die Wagenbaugruppe weiterhin einen Grobsteller (22) aufweist, um die Objektivlinse über die Plattenoberfläche zu bewegen.

10. Abgesetzter Feinpositioniermechanismus nach Anspruch 9, wobei der Grobsteller ein linearer Grobsteller ist.

11. Abgesetzter Feinpositioniermechanismus nach Anspruch 9, wobei der Grobsteller ein rotierender Grobsteller ist.

12. Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Lichtstrahl bündels (15) zu Spuren auf der Oberfläche einer Platte einer optischen Speichervorrichtung (10), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Lenken des Strahlbündels zu einem vorderen Brennpunkt einer Objektivlinse (38) unter veränderlichen Winkeln relativ zu einer optischen Achse dieser Objektivlinse; und
Konvergieren des Strahlbündels zu einem Fleck auf der Oberfläche der Platte, um dadurch die Bewegung des Strahl bündels zur gewählten Spur zu steuern; dadurch gekennzeichnet, daß es ferner den folgenden Schritt umfaßt:
Erzeugen eines Bildes des auf eine Lenkachse eines Strahlbündellenkglieds (48) einfallenden Strahlbündels im wesentlichen am vorderen Brennpunkt der Objektivlinse, um Auslenkungen des Strahlbündels an diesem Brennpunkt zu minimieren.